trasferimenti intermolecolari
trasferimenti intermolecolari
Reazioni chimiche elementari attraverso le quali un protone o un elettrone vengono trasferiti fra due centri di due molecole diverse. Se i due centri appartengono alla stessa molecola si parla, invece, di trasferimento intramolecolare. Un esempio di questi processi è la dissociazione di un acido, nella quale, in presenza di solventi (comunemente l’acqua), ha luogo il trasferimento di un protone da una specie a un’altra. Si tratta di reazioni che si svolgono in tempi molto brevi, dell’ordine dei picosecondi. La spettroscopia ultraveloce e la chimica computazionale hanno permesso di approfondire i dettagli del meccanismo coinvolto, in particolare per quanto concerne le caratteristiche della curva di energia potenziale che individua il cammino seguito dal protone nel passaggio da una specie all’altra. Di interesse sono anche i processi di trasferimento di elettroni, spesso associati a quelli protonici, fra due centri non appartenenti alla stessa molecola, nei quali gli elettroni si spostano attraverso lo spazio intermolecolare in cui è presente un solvente. Nei sistemi complessi si possono manifestare catene di trasferimenti elettronici (Electron transfer chain) nelle quali il passaggio di elettroni da una molecola ad alta energia, chiamata donatore, a una a bassa energia, chiamata accettore, risulta separato nello spazio da una serie di reazioni intermedie. Nei sistemi viventi i trasferimenti elettronici hanno luogo all’interno di strutture macromolecolari di natura proteinica, contenenti enzimi; gli esempi più significativi riguardano la respirazione e la fotosintesi, che agiscono in modo concertato. La loro forza motrice è la variazione di energia libera, che svolge un ruolo importante anche nel determinare la velocità del processo stesso. I flussi elettronici avvengono fra due centri estremi in cui sono presenti metalli separati da distanze relativamente elevate, che vanno dai 10 ai 25Å. Sebbene il loro accoppiamento sia debole, le reazioni di trasferimento sono rapide ed efficienti, e per questa ragione i corrispondenti flussi di elettroni sono stati definiti ‘le correnti della vita’. I trasferimenti elettronici, pur essendo tra le più semplici reazioni chimiche, presentano ancora aspetti non del tutto compresi. Il loro approfondimento sta infatti alla base del controllo del moto degli elettroni negli organismi viventi e riguarda i meccanismi fondamentali di regolazione biologica. Tali processi, inoltre, offrono un modello per affrontare l’importante problema della cattura dell’energia solare, facendo quindi emergere un’interessante prospettiva nel quadro dello sfruttamento di questa fonte energetica.